DE4201860C1

DE4201860C1 -

Info

Publication number: DE4201860C1
Application number: DE19924201860
Authority: DE
Inventors: Rainer 5779 Eslohe De Angst
Original assignee: Beton- und Monierbau 4600 Dortmund De GmbH
Priority date: 1992-01-24
Filing date: 1992-01-24
Publication date: 1993-06-24
Anticipated expiration: 2012-01-25
Also published as: EP0554692A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sandstrahlen von zu sanierenden Flächen, Gegenständen oder dergleichen, wobei einem druckbeaufschlagten Luft-/Strahlmittelgemisch vor einer Strahldüse einer Sandstrahlvorrichtung Wasser zugeführt wird, dessen Druck größer ist als der Druck des Luft-/Strahlmittelgemisches.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Für die Sanierung von Flächen und/oder Gegenständen und insbesondere für die Betonsanierung sind aus der Zeit schrift "Hoch- und Tiefbau 9/88, Seiten 31 ff." verschie dene Verfahren bekannt. Hierbei handelt es sich allgemein um das Naß-, Feucht- und Nebelstrahlen sowie um das Dampf- und Druckwasserstrahlen. Beim Dampf und Druckwasserstrahlen wird Wasser mit hohen Drücken, die von 100 bis 1200 bar reichen können, zur Behandlung des Untergrundes verwendet. Bei diesen beiden genannten Ver fahren handelt es sich an sich nicht um Sandstrahltechni ken, da hierbei lediglich Wasser verwendet wird, welches die Leistung bzw. die Arbeit verrichtet.

Beim Naß-, Feucht- und Nebelstrahlen handelt es sich um Sandstrahltechniken, bei denen zur Vermeidung der Staub entwicklung den Strahlmitteln größere Mengen an Wasser zugesetzt werden. Allerdings weisen die genannten Sand strahlverfahren verschiedene Nachteile auf.

Beim Naßstrahlverfahren wird die Leistung nicht mit Luft, sondern mit Wasser erzeugt. Dadurch haben die Naßstrahl geräte nur eine begrenzte Kapazität, die von der Pumpen leistung abhängt. Die Geräte arbeiten an sich nach dem Injektionsprinzip. Der Wasserverbrauch liegt in der Regel bis zu 50 l pro Minute, so daß bei diesem Verfahren keine Staubentwicklung auftritt. Allerdings verschlämmt die behandelte Fläche bei diesem Verfahren sehr stark und das Wasser erfährt eine hohe Verschmutzung, so daß hierbei Rückhaltebecken zum Recyclen der Wassermengen erforder lich sind, was sich sehr kostennachteilig auswirkt.

Desweiteren wird aufgrund der starken Wasserzufuhr eine relativ hohe Feuchte in den Beton eingetragen. Die mei sten zur Sanierung des Betons eingesetzten Materialien können aber erst bei einer Restfeuchte des Betons von unter 6% verarbeitet werden, was zu längeren Wartezeiten zum Austrocknen führen kann. Insgesamt ergibt sich bei diesem Verfahren ein hoher Energiebedarf bei einem rela tiv geringen Wirkungsgrad.

Beim Feuchtstrahlen wird Luft als treibendes Medium ein gesetzt. Hierbei wird über die Strahldüse eine Ringdüse gestülpt, aus der wie eine Umhüllung trichterförmig ein Wasserschleier den Staubstrahl umschließt. Der Nachteil bei dieser Arbeitsweise liegt darin, daß nur im Kern eine saubere Fläche entsteht. Bei einer gereinigten Fläche von ca. 1 m² sind mindestens 4 m² verschlämmt und ver schmutzt. Diese Verschmutzung besteht aus Strahlmittel, abgestrahltem Material und dem Wasser, das zur Staubbin dung eingesetzt wird. So hat man zwar eine gute Strahl leistung bei weitgehender Staubfreiheit, dafür aber er hebliche Entsorgungsprobleme, da nach Verarbeitung von etwa 10 t Strahlmittel etwa 20 t zu entsorgen sind.

Aus dem DE-GM 85 36 518 ist ein Strahldüsenaufsatz zur Wasserzuführung bei Sandstrahlgebläsen bekannt, wobei das Wasser über einen Düsenring nach der Strahldüse zugegeben wird. Eine intensive Vermischung von Strahlmittel und Wasser ist hierbei nicht möglich, da das in der Strahl mittel stark beschleunigte, sehr trockene Strahlmittel mit hoher Geschwindigkeit durch den Strahldüsenaufsatz schießt. Da das sehr trockene Strahlmittel ein schlechtes Benetzungsverhalten hat, ist eine Benetzung des Strahl mittels nur sehr begrenzt möglich. Im übrigen unterliegt der Strahldüsenaufsatz und das Anschlußgehäuse einem erheblichen Verschleiß aufgrund des beschleunigten Strahlmittels, so daß die Standzeiten des Strahldüsenauf satzes sehr gering sind.

Aus der US 36 46 709 ist ein Sandstrahlgerät bekannt, das nach einem sehr ähnlichen Verfahren arbeitet, wie das vorgenannte Verfahren. Auch hierbei wird das Wasser in einem Bereich zugegeben, wo das Druckluft-Sand-Gemisch bereits beschleunigt ist. Daher erfolgt keine gute Vermi schung dieses Gemisches mit dem zugeführten Wasser. Der Unterschied zu dem vorgenannten Verfahren besteht darin, daß nach der Zugabe des Wassers nochmals eine Beschleuni gung des Gemisches über eine Düse erfolgt. Bei diesem Verfahren wird das Wasser im übrigen mit einem Druck von etwa 1,4 bar zugegeben.

Bei dem Nebelstrahlverfahren, von dem die Erfindung aus geht, wird Wasser mit einem um ca. 1,5 bar höheren Druck als der des Luft-/Strahlmittelgemisches unmittelbar vor der Strahldüse in das Gemisch eingespritzt. Die Wasser tropfen werden hierbei in feinste Teilchen zerrissen, wo durch sich ein austretender Wassernebel ergibt, der sich mit dem schwebenden Staub verbindet. Die Staubbindung be trägt hierbei etwa 80%. Um ein absolut staubfreies Ar beiten zu ermöglichen, ist jedoch eine Erhöhung der Was serdosierung notwendig, die zu den bereits geschilderten Nachteilen des Verschlämmens führt. Die Wassereinsprit zung erfolgt derart, daß ein an der Düse angebrachtes Nadelventil vorgesehen ist, welches den Bedürfnissen ent sprechend regulierbar ist.

Die Erfindung geht einen anderen Weg. Mit dem erfindungs gemäßen Verfahren werden die Nachteile der bekannten Ver fahren, nämlich Verschlämmen der behandelten Flächen, hoher Wasserverbrauch und Verschmutzung des Wassers sowie Staubbildung im wesentlichen vermieden.

Die Erfindung erreicht dies dadurch, daß das Wasser in Form wenigstens eines Gitters und/oder wenigstens einer Wand mit einem derart hohen Druck zugeführt wird, daß das Git ter und/oder die Wand beim Durchtritt des Luft-/Strahlmit telgemisches stabil bleibt. Auf diese Weise ergeben sich gleichzeitig mehrere Effekte. Das durch das Gitter bzw. die Wand hindurchtretende Strahlmittel wird zum einen mit Wasser benetzt und trägt somit einen schwachen Wasser film. Beim Auftreffen des Strahlmittels auf die zu behan delnde Fläche oder den Gegenstand wird das Wasser unmit telbar an der Auftreffstelle, d. h. an der Entstehungs stelle des Staubs, abgegeben. Auf diese Weise wird die Staubbindung bereits bei ihrer Entstehung stark einge schränkt. Da das Strahlmittel lediglich mit dem Wasser benetzt ist, somit also bei geringem Wasserverbrauch eine große Wasseroberfläche erzeugt wird, tritt keine Ver schlämmung der zu behandelnden Fläche ein.

Weiterhin werden beim Durchtritt des Strahlmittels durch die Wand bzw. das Gitter feine bis feinste Wasserteilchen frei, die als Nebel den geringen Anteil des Staubs, der bei diesem Verfahren noch auftreten kann, binden. Der Un terschied zum Nebelstrahlverfahren liegt im wesentlichen darin, daß beim erfindungsgemäßen Benetzungsverfahren das Strahlmittel im wesentlichen vollständig benetzt und somit der Staub an seiner Entstehungsstelle bereits gebunden wird. Beim Nebelverfahren wird lediglich ein Nebel erzeugt, der den sich ausbreitenden Staub verhin dern soll.

Erfindungsgemäß wird dabei ein Teil des zugeführten Wassers in der Strahldüse auf eine derartige Geschwindigkeit be schleunigt, daß das Wasser in der Strahldüse in feinste Teilchen bis in Molekülgröße aufgerissen wird. Insgesamt ergibt sich somit einer starker Aufriß des Wassers, so daß eine sehr große Wasseroberfläche entsteht, die eine hohe Staubbindung ermöglicht.

Entsprechend den betrieblichen Anforderungen hat es sich gezeigt, daß eine stabile Wand bzw. ein stabiles Gitter erreicht werden kann, wenn das Wasser mit einem Druck von wenigstens 30 bar und das Luft-/Strahlmittelgemisch mit wenigstens 4 bar aufgegeben wird. Da im allgemeinen je doch höhere Drücke notwendig sind, bietet es sich an, das Wasser mit einem Druck von 70 bis 110 bar und das Luft /Strahlmittelgemisch mit 6 bis 16 bar aufzugeben. In den meisten Fällen wird bei einem hohen Wirkungsgrad und bei einer hervorragenden Staubbindung mit einem Wasserdruck von 90 bar und einem Druck von 8 bar des Luft-/Strahl mittelgemisches gearbeitet. Wird ein schwereres Strahlmittel verwendet, kann der Wasserdruck auch 100 bar betragen, während das Gemisch mit etwa 10 bar aufgegeben wird. Eine weitere Erhöhung des Wasserdruckes auf 110 bar und des Druckes des Gemisches auf 12 bar ist ebenfalls möglich und bringt gute Ergebnisse.

Zwar ist es bei einer Betonspritzmaschine bekannt, ein Betontrockengemisch durch ein stabiles Wassergitter hin durchzuführen, damit eine gute Vermischung von Zement, Zuschlagstoffen und Wasser erreicht wird. Während die bekannte Betonspritzmaschine eine gute Vermischung von Zement, Zuschlagstoffen und Wasser und die Herstellung eines relativ-homogenen Spritzbetons beabsichtigt, geht die Erfindung jedoch von einem ganz anderen Aufgabenstellung, anderen Erfordernissen und Anforderungen aus.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren soll gerade nicht eine breiige Masse (Spritzbeton) ausgetragen werden, son dern es ist beabsichtigt, die einzelnen Körner des Strahlmittels fein zu benetzen und diese benetzten Körner zum Sandstrahlen zu verwenden. Ein Zusammenbacken der benetzten Strahlmittelkörner ist weder vorgesehen noch erwünscht. Im übrigen handelt es sich beim erfindungsge mäßen Verfahren um ein abrasives Verfahren, während bei dem bekannten Spritzbetonverfahren gerade nichts abgetra gen, sondern im Gegenteil ein Material, nämlich Spritzbe ton aufgebracht bzw. aufgetragen wird.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die zum Nebelstrahlen bekannte Vorrichtung weist eine Wasserzuführeinrichtung, eine Zufuhr für das Strahlmittel-Luftgemisch und einen Düsenhalter für eine Strahldüse auf, der sich an die Zufuhr in Förderrichtung gesehen anschließt. Die Wasserzuführeinrichtung ist mit dem Düsenhalter zur Zu führung druckbeaufschlagten Wassers in das Luft-/Strahl mittelgemisch verbunden. Erfindungsgemäß ist vor gesehen, daß im Düsenhalter eine Einrichtung mit we nigstens einem Schlitz zur Bildung einer Wand und/oder eine Anzahl von wenigstens zwei Bohrungen in einer Reihe zur Bildung eines Gitters vorgesehen sind.

Durch den Schlitz bzw. die Bohrungen kann in einfacher Weise eine Wand bzw. ein Gitter erzeugt werden. Eine der artige Einrichtung ist einfach und kostengünstig herzu stellen.

Um eine gute Benetzung und gleichzeitig einen geringen Wasseranteil zu erhalten, ist vorgesehen, daß drei hin tereinander angeordnete Schlitze und/oder Reihen mit Boh rungen vorgesehen sind. Zur Erzeugung eines engmaschigen Gitters bietet es sich dabei an, wenn fünf Bohrungen pro Reihe vorgesehen sind. Um eine allseitige Benetzung des durch die Wand bzw. das Gitter hindurchgeführten Strahl mittels zu erzeugen, ist weiterhin vorgesehen, das die Schlitze bzw. die Bohrungen der einzelnen Reihen versetzt zueinander angeordnet sind.

Bei Versuchen hat sich gezeigt, daß zur Erzeugung eines dünnen engmaschigen Gitters bzw. einer dünnen Wand der Bohrungsdurchmesser bzw. die Schlitzbreite < 1 mm sein sollte. Gute Ergebnisse werden erreicht, wenn die Schlitzbreite bzw. der Bohrungsdurchmesser 0,2 bis 0,9 mm beträgt, wobei sehr gute Werte bei einer Schlitzbreite von etwa 0,3 mm und einem Bohrungsdurchmesser von etwa 0,5 mm erzielt wurden.

In einer besonders einfachen Ausgestaltung der Erfindung ist die Einrichtung als in den Düsenhalter eingeschobenes Rohr ausgebildet. Ein derartiges Rohr mit entsprechenden Bohrungen und/oder Schlitzen ist leicht und mit geringen Kosten herzustellen, sowie in einfacher Weise in den Dü senhalter einzusetzen.

Schließlich hat es sich bei praktischen Versuchen als besonders vorteilhaft erwiesen, daß die Ebene des oder der Schlitze bzw. die Längsachsen der Bohrungen etwa senkrecht zur Förderrichtung angeordnet sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert, wobei weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung verdeutlicht werden.

Hierbei zeigt die einzige Figur eine Ansicht der erfin dungsgemäßen Vorrichtung in teilweise geschnittener Dar stellung.

Die insgesamt mit 1 bezeichnete erfindungsgemäße Sand strahlvorrichtung weist eine insgesamt mit 2 bezeichnete Zufuhr für das Strahlmittel-Luftgemisch auf. Zur Zufuhr 2 gehören unter anderem ein nicht dargestellter Kompressor sowie ein ebenfalls nicht dargestellter Strahlkessel mit dem Strahlmittel. Mit die sen Geräten verbunden ist ein Materialschlauch 3, der an seinem Ende über eine Verschraubung 4 an einem Düsenhal ter 5 befestigt ist.

Die erfindungsgemaße Vorrichtung 1 weist weiterhin eine allgemein mit 6 bezeichnete Wasserzuführeinrichtung auf, die mit einer nicht dargestellten Hochdruckpumpe versehen ist. Die Hochdruckpumpe ist an einen Hochdruckschlauch 7 angeschlossen, der an seinem Ende mit einem Anschluß 8 verbunden ist. Im Anschlup 8 befindet sich ein Ventil 9, um den Wasserzufluß regeln zu können. An ihrem Ende geht die Wasserzuführeinrichtung 6 über ein Anschlußteil 10 in den Düsenhalter 5 über. Unterhalb des Anschlusses 10 weist der Düsenhalter 5 einen umlaufenden Ringraum 11 auf.

Im Düsenhalter 5 befindet sich ein Teil eines Rohrs 12, welches mit einem Flansch 13 an einer Schulter 14 des Düsenhalters 5 anliegt. Das Rohr schließt sich an seinem hinteren Ende (in Förderrichtung F gesehen) unmittelbar an den Materialschlauch 3 an und fluchtet mit diesem. Der genannte Ringraum 11 ist zwischen dem Düsenhalter 5 und dem Rohr 12 ausgebildet. Im Bereich des Ringraumes 11 befinden sich drei Reihen 15, 16, 17 mit Bohrungen 18. Pro Reihe sind in diesem Ausführungsbeispiel fünf Bohrun gen 18 vorgesehen. Ersichtlich sind die Bohrungen 18 der ein zelnen Reihen versetzt zueinander angeordnet. Der Bohrungsdurchmesser ist immer kleiner als 1,5 mm. Er kann abhängig vom Strahlmittel und dem zu strahlenden Gegen stand bzw. der zu strahlenden Fläche bis 0,2 mm betragen, wobei sämtliche Durchmesser zwischen 0,2 und 1,5 mm in Zehntel-Millimeter-Abständen denkbar sind.

Statt der Bohrungen 18 können auch Schlitze vorgesehen sein, was nicht dargestellt ist. Hierbei können ebenfalls meh rere Schlitze in einer Reihe vorgesehen sein. Während die Bohrungen zur Erzeugung eines engmaschigen Gitters vor gesehen sind, dienen die Schlitze zur Erzeugung einer Wand. Für die Schlitzbreite gilt das zu den Bohrungs durchmessern Gesagte.

An das vordere Ende des Rohrs 12 schließt sich eine Strahldüse 19 an, die über eine Halterung 20 mit dem Rohr 12 verbunden ist. Die Halterung 20 weist hierzu ein Innengewinde 21, die Strahldüse 19 in Außengewinde 22 auf. In der Strahldüse 19, die innen mit einem gehärteten Mate rial versehen ist, ist der Beschleunigungsbereich 23 und der Austragsbereich 24 vorgesehen.

Beim Sandstrahlen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird je nach Abhängigkeit des zu strahlenden Mediums Was ser mit einem Druck von wenigstens 30 bar über den Schlauch 7 dem Düsenhalter 5 zugeführt. Dabei bildet sich, je nachdem ob ein Rohr 12 mit Bohrungen 18 oder Schlitzen verwendet wird, ein engmaschiges Gitter bzw. drei Wände. Nach Erzeugung des Gitters bzw. der Wände wird das Luftstrahlmittelgemisch mit einem Druck von wenigstens 4 bar durch das Gitter bzw. die Wände geführt. Während auf der einen Seite eine Benetzung der einzelnen Strahlmittelkörner beim Durchtritt durch das Gitter erfolgt, wird andererseits Wasser in Form feinster Teil chen aus dem Gitter bzw. den Wänden gerissen.

Während eine weitere Verwirbelung des Wassers im vorderen Bereich des Rohres 12 erfolgt, wird Überschußwasser, das von den Strahlmittelkörnern beim Durchtritt durch das Gitter bzw. die Wand nicht aufgenommen wird, im Beschleu nigungsbereich 23 der Strahldüse 19 auf eine derartige Geschwindigkeit beschleunigt, daß dieses Wasser in der Strahldüse in feinste Teilchen bis in Molekülgröße aufge rissen wird. Über den Austragsbereich 24 erfolgt dann die Austragung sowohl des benetzten Strahlmittels als auch des sehr feinen Nebels.

Sehr gute Ergebnisse bezüglich Wasserverbrauch, Staubbin dung und Verschlämmung werden dann erreicht, wenn das Wasser mit einem Druck von etwa 90 bar und das Luft-/Strahl mittelgemisch mit etwa 8 bar aufgegeben werden. Jeweils höhere oder niedrigere Drücke bei schwererem oder leichterem Strahlmittel sind ebenfalls möglich.

Bezugszeichenliste

1 Sandstrahlvorrichtung
2 Zufuhr
3 Materialschlauch
4 Verschraubung
5 Düsenhalter
6 Wasserzuführeinrichtung
7 Schlauch
8 Anschluß
9 Ventil
10 Anschlußteil
11 Ringraum
12 Rohr
13 Flansch
14 Schulter
15 Reihe
16 Reihe
17 Reihe
18 Bohrungen
19 Strahldüse
20 Halterung
21 Innengewinde
22 Außengewinde
23 Beschleunnigungsbereich
24 Austragbereich
F Förderrichtung

Claims

1. Verfahren zum Sandstrahlen von zu sanierenden Flächen, Gegenständen oder dergleichen, wobei einem druckbeauf schlagten Luft-/Strahlmittelgemisch vor einer Strahldüse (19) einer Sandstrahlvorrichtung Wasser zu geführt wird, dessen Druck größer ist als der Druck des Luft-/Strahlmittelgemisches, dadurch gekennzeich net, daß das Wasser in Form wenigstens eines Gitters und/oder wenigstens einer Wand mit einem derart hohen Druck zugeführt wird, daß das Gitter und/oder die Wand beim Durchtritt des Luft-/Strahlmittelgemisches stabil bleibt, wobei der Wasserdruck derart auf den Druck des Luft-/Strahlmittelgemisches abgestimmt ist, daß das Wasser in der Strahldüse (19) in feinste Teilchen bis in Molekülgröße aufgerissen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser mit einem Druck von wenigstens 30 bar und das Luft-/Strahlmittelgemisch mit wenigstens 4 bar aufgegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß das Wasser mit einem Druck von 70 bis 110 bar und das Luft-/Strahlmittelgemisch mit 6 bis 8 bar auf gegeben wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser mit einem Druck von etwa 90 bar und das Luft-/Strahlmit telgemisch mit etwa 8 bar aufgegeben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß das Wasser mit einem Druck von etwa 100 bar und das Luft-/Strahlmittelgemisch mit etwa 10 bar auf gegeben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß das Wasser mit einem Druck von etwa 110 bar und das Luft-/Strahlmittelgemisch mit etwa 12 bar auf gegeben wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, mit einer Wasserzuführungseinrich tung (6), einer Zufuhr (2) für das Strahlmittel-Luft gemisch, einem sich daran in Förderrichtung (F) gese hen anschließenden Düsenhalter (5) mit einer sich daran anschließenden Strahldüse (19), wobei die Was serzuführeinrichtung (6) mit dem Düsenhalter (5) zur Zuführung druckbeaufschlagten Wassers in das Luft-/Strahl mittelgemisch verbunden ist, dadurch gekenn zeichnet, daß im Düsenhalter (5) eine Einrichtung (12) mit wenigstens einem Schlitz zur Bildung einer Wand und/oder einer Anzahl von wenigstens zwei Bohrungen (18) in einer Reihe (15, 16, 17) zur Bildung eines Gitters vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß drei hintereinander angeordnete Schlitze und/oder Reihen mit Bohrungen (18) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, daß fünf Bohrungen (18) pro Reihe vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Rei hen (15, 16, 17) versetzt zueinander angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzbreite bzw. der Bohrungsdurchmesser < 1 mm ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzbreite bzw. der Bohrungsdurchmesser 0,2 bis 0,9 mm beträgt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzbreite etwa 0,3 mm und der Bohrungsdurchmesser etwa 0,5 mm beträgt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (12) als im Düsenhalter (5) angeordnetes Rohr ausge bildet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene des Schlitzes bzw. die Längsachsen der Bohrungen (18) etwa senkrecht zur Förderrichtung (F) sind.